Diseo de un micro-robot seguidor de lnea. MC Ing. Bernardo Haro Mtz. , QFB Lina Castro Cruz, Ing.JuanCarlosSantoyo , , CruzArguellesAlejandro, Monraz Gomezodrigo, Loza LazaritAli, Ha!a C"ristian, HernandezMtz. Guadalu#e ResumenEl presente artculo descrie el dise!o " construccin de un prototipo micro#root mvil de se$uimiento de pista cerrada donde el n%mero de vueltas se con&i$ura a un n%mero determinadopara despu's detenerse( IntroduccinEl avance tecnolgico cada da es ms vertiginoso, el rea de la electrnica no podra rezagarse en este avance. Da con da surgen nuevos dispositivos electrnicos ms veloces y pequeos, con un menor costo. Estas tecnologas permiten que los nuevos dispositivos sean ms compactos y por lo tanto que puedan aplicarse al rea de la micro-robtica.La construccin de este prototipo se realiz con el obetivo de participar en el concurso anual de mini-robtica ! "ttp#$$%%%.minirobotica.org$&, especialmente de aquellos que siguen una trayectoria dibuada en una pista. La trayectoria es de '.( m de longitud de color blanco de ).* cm . de anc"o sobre +ondo mate, que tiene una lnea perpendicular para el conteo de vueltas.El robot consiste de una base metlica de aluminio !c"asis& para +iarse sobre ella el tren de engranae, motores, ruedas, detector y el tablero de control, ver ,ig. ).,ig. ) ( )ia$rama a lo*ues de los componentes del micro#root El par de motores del robot es maneado por el -. L/01D quien recibe una seal el2ctrica proporcionada por el conunto de sensores de luz .3 !in+ra-roa& ver ,ig. /. El conunto de sensores de luz .3 consiste de un par emisor-detector que polarizado adecuadamente enva una seal el2ctrica de ( a * 4olts !5(5 5)5 lgico&, dependiendo del color donde se re+lee la luz .3. Los sensores estn colocados a una distancia de ).' cm. entre s y dependiendo del nivel de luz re+leada por la super+icie blanca o negra, el sensor en cuestin proporciona un nivel lgico 5(5 5)5 respectivamente. ,ig. /. )ia$rama simpli&icado del detector de contorno " pista( El control de giro de los motores es en solo sentido permitiendo el avance y direccin del robot. 6i elsensor i+*uierdo y el sensor derec,o se encuentran en una regin del mismo color el robot gira sus ruedas a la misma velocidad y direccin recta, ver ,ig. 1.,ig. 1 )ia$rama a lo*ues del root mvil En caso de que el sensor i+*uierdo !ver 7abla )& se encuentre en una regin blanca y el sensor derec,o se encuentre en una regin oscura el robot se mover a la izquierda !derec"a&. -uando el robot complete cierto n8mero de vueltas debe detenerse. El n8mero de vueltas es programable desde ) a )(, para nuestro caso qued programado en cinco vueltas para cumplir con los requerimientos de la competencia.7abla ). E speci&icaciones de $iro de los motores del root( El conteo del n8mero de vueltas est determinado por un -. contador, este circuito esta con+igurado para que inicie la cuenta regresiva desde cinco "asta cero. El pulso de conteo descendente es proporcionado por el sensor de conteo . -uando el contador cuenta cinco vueltasenva un pulso al L/01D para des"abilitar la polarizacin de los motores y as parar el robot. La construccin de este prototipo +ue realizada con materiales que +cilmente se pueden encontrar en centros de venta de componentes electrnicos. El tren de engranaes y los motores de -D +ueron obtenidos de un carro de uguete de bao costo. El prototipo +inal ensamblado completo se muestra en la +igura 9, donde puede observarse la parte electrnica y mecnica.,ig. 9 Prototipo micro root -ro*uero- Las pruebas realizadas al micro-robot +ueron realizadas en una pista de &ormaica de color negro mate a la cual le peg una cinta de color blanca de ).* cm. de anc"o. La trayectoria a seguir debe de ser de '.( m de longitud con curvas cuyo radio de curvatura mnimo es de )( cm.Descripcin de funcionamientoLa parte electrnica del micro-robot no requiere de ning8n tipo de microprocesador o memorias ni :al;s, ?& @)a y @)b, ver ,ig. *, conectados a los +otodiodos .3 permiten discriminar los niveles de la luz .3 emitida por LED;s de luz .3 D), D/ y D1 que es captada por los +otodiodos D9, D* y DA respectivamente, ver,ig. A. La seales producidas por @)a y @)b !6. y 6D& son invertidas por los transistores B) y B/ para producir las seales de control !$6. y $6D&.

,ig. * )etector de niveles e inversin

,ig. A Etapa de deteccin de lu+ ./ re&lejada El emisor y receptor !izquierdo derec"o& de deteccin de direccin estn separados a una distancia de * mm. El detector izquierdo est separado / cm. de distancia del detector derec"o ytoda la parte in+erior se pint de negro mate para evitar la deteccin de re+leos indeseados. >s mismo se le agreg un capacitor de (.) u, para la eliminacin de ruidos transitorios. 7ambi2n se le agreg un voltae de re+erencia austable para compensar la iluminacin eCistente en el ambiente, ver ,ig. D.,ig. D Voltaje de re&erencia de los A0 El L2!3D se encarga del maneo de los motores de -D y puede manear "asta ) >mpere de corriente con voltaes de operacin desde 9.* "asta 1A 4olts de manera bidireccional, pero en este caso se utiliza para que los motores giren en un solo sentido, ver ,ig. '. Las seales 6. y $6D !$6. y 6D& conectadas al arreglo E?3 !se requiere una ?3& de transistores correspondientesproducen la seal de salida que debe alimentar a la entrada .E) !.E/& del L/01D. Las seales desalida del L/01D deben estar invertidas. :ara lograr la inversin de las seales se conectan los motores a voltae para activarse cuando sea cero volts.

,ig. ' Compuertas l$icas " etapa de ampli&icacin de corriente EL MM"#$!2 es un contador sncrono programable de d2cada ascendente$descendente que puede programarse con conteo ascendente o descendente, ver ,ig. 0.

,ig. 0 Circuito contador descendente de 1 a 21 El pulso de relo se obtiene del >? @)- !,ig. *&. En este artculo el contador se emplea en cuentadescendente= la entrada -D del pin 9 es la del pulso de relo de cuenta descendente. -ada vez que el micro robot se energice el contador se restablece a al valor proporcionado por el ).P s3itc,conectado en los pines F)-9 del contador ( La accin de restablecimiento ! reset pin 24 & se genera por la resistencia y el capacitor conectados a este nodo. -uando la cuenta llega a cerose genera una seal de pr2stamo $G que se conecta al L/01D para dear de energizar los motores del micro-robot. Esta seal se ampli+ica en corriente por medio del @*d para asegurar el+uncionamiento deseado del L/01d, ver ,ig. )(.

,ig. )( Ampli&icador de se!al para el contador ?tra parte importante del micro-robot es la +uente de alimentacin del micro-robot, ver ,ig. )). Esta +uente tiene un diodo de proteccin contra errores de coneCin de la batera, tiene la desventaa de que la batera se descarga si no se percata del error pero no se daa el circuito. 6e la agreg una etapa de +iltrado de ruido que consta de un capacitor de (.) u, y otro de )(( u,. El interruptor permite restablecer el contador a la cuenta +iada y energizar toda la parte electrnica.

,ig. )) 5uente de Poder de 6 V C) -uando el interruptor se encienda aseg8rese de colocar el auto en direccin recta como se indicaen la ,ig. )/. ,ig. )/ 7icro#root sore la pista( El listado de materiales de los diagramas esquemticos citados se desglosa en la tabla /. 7abla /. Listado departes electrnicas " mecnicas "onclusiones El micro-robot presenta un desempeo muy robusto a la velocidad de giro de los motores cuando se polarizan con A volts de -D.6e recomienda que toda la parte in+erior sea de color mate y que el tablero electrnico de deteccin est2 lo ms cercano a la pista para evitar seales no deseadas.En caso de que se desee aumentar la velocidad del micro-robot se debe tener en cuenta que el tablero de deteccin colocado adelantado +avorece a la dinmica de comportamiento de micro-robot.El desarrollo de este micro-robot permiti que se plantearan nuevas t2cnicas de control al tratar de llevar el robot al lmite mCimo de velocidad, tales t2cnicas son mediante el control neuronal y di+uso.6e "icieron pruebas eCperimentales con redes neuronales para el control de este micro-robot, las cuales sern propuestas en otro artculo.